ansys氣動仿真分析的案例
基于Ansys的汽車氣動噪聲數值仿真分析實例
隨著車輛性能的提高及高等級公路的建設，車輛的速度越來越快，車輛外流場的氣動噪聲以車速的6次方的數量增長。因而，當車輛的其它噪聲得到有效的控制后，車輛的氣動噪聲就變得尤為重要了。70年代研究人員發現，車速為 70km/h的情況下，氣動噪聲的范圍為62~78dB；而在速度為110km/h的情況下，氣動噪聲的范圍達到80~90dB。新的研究表明，車速超過100km/h，氣動噪聲對車外噪聲的影響己超過了其它噪聲。
數值模擬方法可在新車設計初期的造型階段進行氣動噪聲的預測，為選型及造型參數修改提供依據，從而可以較早地得到較理想的產品，避免產品缺陷。
湍流模型的選擇
氣動噪聲模擬可以選擇幾種不同的數值方法，大渦模擬可以得到精確的模擬效果，但要求生成的網格質量好，計算比較耗時。在產品設計的初始階段，往往需要噪聲的大致分布情況，基于模型的噪聲源方法可以解決這一問題。
模型的湍流動能輸運方程：
湍流動能耗散率輸運方程：
式中：
Gk為平均速度梯度產生的湍流動能
Gb為浮力產生的湍流動能
β為熱膨脹系數
μt 為湍流粘度
σk，σt為k，ε的湍流普朗特常數。
根據經驗，模擬中使用的常數分別取值為：Cμ=0.09，σk=1.0，σε=1.3，C1ε=1.44，C2ε=1.92，C3ε=1。
基于公司現在對氣動噪聲的要求，選擇模型是比較適宜的。
模型網格的劃分和計算域的建立
模型是在CATIA軟件上建立的，然后導入ICEMCFD軟件中進行網格劃分。為了提高計算的效率，對模型的底部進行了簡化處理。
根據經驗，流場仿真計算所取的計算域到達一定的大小時，汽車的流場就不再受計算域大小的限制。
展開 基于AMESim仿真分析軟件的氣動閥門運動特性研究 AMESim氣動附軟件下載
摘要：基于AMESim仿真分析軟件，對氣動閥門內部的運動規律、閥門內部零組件相互運動關系進行了研究，并采取了非接觸測量方法，測量了閥門內部閥桿運動速度，確定了仿真分析的正確性。結果表明：氣動閥門在打開瞬間，閥桿會有較大的運動速度，并可能發生頂桿與閥桿的反向碰撞問題，給頂桿或閥桿帶來損傷。
關鍵詞：氣動閥門；內部運動規律；運載火箭
引 言
氣動閥門廣泛應用于運載火箭的加注、泄出、排氣等系統，在飛型號的排氣閥、安溢閥，在研型號的加注閥、排氣閥等多采用氣動控制閥。隨著閥門的直徑、流量的 增大，閥門的結構尺寸和重量也越來越大。氣動閥門的控制氣一般為高壓氣（約5 MPa），在此氣體壓力下，強制作動器內的頂桿迅速運動，推動活閥打開。隨著閥門口徑的增大，頂桿、活閥的快速運動和撞擊，帶來了閥門的動強度問題。因此 對閥門內部閥芯、強制頂桿運動規律的研究越來越重要。
張永彬等基于Adams軟件對一種快速泄放閥的響應特性進行了仿真與分析，得出泄放閥閥芯運動規律和內部氣體壓力變化規律；吳建軍等通過Simulink軟件對抽油泵泵閥進行仿真，得到泵筒內的液體壓力變化規律曲線、泵閥打開高度曲線及泵閥運動速度曲線；余鋒等采用ABAQUS軟件分析了保險閥導向桿斷裂故障，得到導向桿設計動強度不足的故障原因；
孫海亮等研究了充氣開關閥桿斷裂問題，得到閥桿斷裂失效機理；潘英朋等提出了一種低溫氣動閥門方案，并對波紋管等關鍵零件進行了計算和分析；王春民等研究了自鎖閥在振動和沖擊環境下性能變化情況。
本文以某火箭用加注閥為例，對氣動閥門內部運動規律進行了研究，采用AMESim軟件對閥門運動特性進行了分析，確定了閥門內部頂桿和閥桿間的運動關系，并采用非接觸測量手段得到閥門在打開時的活閥運動速度，以驗證仿真分析的正確性。
展開 干貨 | ANSYS Fluent氣動噪聲仿真模型解析
氣動噪聲是由于氣流流過固體表面引起的氣流壓力擾動產生，它起因于氣體內部的脈動質量源（單極子噪聲源）、作用力的空間梯度（偶極子噪聲源）和應力張量的變化（四極子噪聲源）。氣動噪聲問題在各種高速機械中均有產生，比如高鐵、飛機、汽車以及旋轉機械等領域（見圖1）。
圖1 氣動噪聲的應用領域
ANSYS Fluent提供了三種解決氣動噪聲的方法，分別是直接計算法（CAA）、聲比擬法（FW-H方程）、寬頻法（Boardband Model）（見圖2）。由于聲波方程可認為是三維可壓縮N-S湍流方程的變形形式，所以求解N-S方程可以描述聲波產生和傳播現象。
但流動和聲學變量尺度跨度很大，所以CAA方法對于精度要求和硬件要求都很高，在實際工程問題中不可行。而更多采用的是將波動方程和流動方程解耦的聲比擬法和寬頻方法。具體理論方程可參考ANSY。
圖2 ANSYS Fluent中氣動聲學模型
以軸流風機為例，對其氣動噪聲進行仿真。首先進行穩態流場計算，可采用多參考系（MRF），為后面的瞬態計算提供初始流場；其次，可采用滑移網格進行瞬態計算，控制時間步長，且至少得到多個周期的變化方可結束；然后，開啟聲比擬模型，設置sources及receivers，進行聲場仿真，并輸出相關參數變化曲線；最后，通過傅里葉變換（FFT）得到聲壓級頻譜曲線（見圖3）。
展開 設計仿真 | 新型風扇氣動噪聲組合分析方法
本例基于Actran2021.1，采用Lighthill面源方法，將聲源映射到聲學網格上，并完成時域氣動聲源轉成頻域的計算。這項研究的新穎之處在于這一步，其中采用兩個互補的離散傅里葉變換（DFT）設置來精確計算線譜音調和寬頻噪聲，同時避免了由于采樣時間有限而在高頻下出現不切實際的聲壓級波動：
① 對于葉片通過頻率(BPF)及其諧波引起的線譜音調噪聲，使用最小二乘法在整個采樣時間內定義并完成第一個DFT。該方法強制提取用戶設置的頻率。在本研究中，設置為從BPF開始并提取BPF高達1000Hz的每個諧波；
② 對于寬頻帶噪聲，時域數據樣本分解為多個較小的樣本（多重離散傅里葉變換），這些樣本彼此重疊50%，并對每個樣本應用Hanning窗以平滑每個子樣本之間的過渡。在本研究中，原始時域數據被分為78個重疊樣本，每個樣本的持續時間為0.02秒，正好對應50個CFD時間步長。子采樣持續時間為0.02s，最小頻率和頻率步長固定為50Hz。選擇這些參數是為了獲得不包含BPF或其諧波的頻率列表，因此僅提取寬頻帶噪聲的結果。此方法的缺點是沒有對CFD的全部結果進行利用。
通過上面的兩個步驟，便獲得了兩組氣動噪聲：
①一個DFT得到BPF及其諧波的噪聲。
②多重DFT方法得到的寬頻帶噪聲。使用兩組互補的結果，并使用腳本進行合并，就可以獲得組合氣動聲學仿真的總體頻率響應，如圖2所示。
展開 
ANSYS系列高級培訓（上海）：ANSYS Fluent高速氣動分析 10月17日~18日
ANSYS Fluent高速氣動分析高級培訓
【2017年10月17-10月18號】
課程介紹：
高速氣動分析主要研究高速飛行器在各種飛行條件下，流場中氣體的速度、壓力和密度等變量的變化規律，飛行器所受的升力和阻力等空氣動力及其變化規律。高速飛行器外流場研發過程中常涉及到高馬赫數、強激波、轉捩、邊界層分離、氣動熱、噪聲、外彈道、氣動彈性、流-固-熱耦合等方面的工程問題。
隨著CAE仿真技術的日趨成熟，企業完全可以將這種先進的研發手段與傳統的試驗和設計經驗相結合，全面擁抱完整的虛擬原型設計，從而提升研發設計能力，有效指導新產品的研發設計，節省產品開發成本，縮短開發周期，從而大幅度提高企業的市場競爭力。
ANSYS Fluent作為流體分析的黃金工具，在業界一直廣受推崇。Fluent提供了先進的算法、豐富的湍流模型，可以精確的分析各類高速飛行器氣動問題。
本次培訓針對高速飛行器氣動分析的方法和手段進行相關培訓，為提升相關科技工作者的相關技術水平，普及ANSYS軟件高級功能。因此，ANSYS公司特開辦“ANSYS Fluent高速氣動分析高級培訓”。
培訓合格者發放ANSYS技術培訓認證證書。
展開 自主仿真|基于PERA SIM Fluid的高速列車氣動阻力分析
摘要：本文以高速列車車頭和單組車身模型為研究對象，使用安世亞太自主研發的通用流體仿真軟件PERA SIM Fluid進行建模和仿真，研究其明線運行時的氣動特性，并與成熟商用CFD軟件對比，驗證了PERA SIM Fluid的高精度和可靠性。
關鍵詞：高速列車；氣動特性；PERA SIM Fluid
0 引 言
列車氣動阻力與列車速度二次方成正比，隨著列車運行速度的提高，氣動阻力在總阻力中的占比增加，當列車時速超過250公里時，氣動阻力占總阻力的75%~80%，同時氣動阻力特性關系到列車節能環保能力，還是選擇合理配置牽引動力裝置的基本參數之一。
氣動阻力由壓差阻力和摩擦阻力組成，摩擦阻力是指列車運行時黏性切應力沿列車運動反方向形成的合力；壓差阻力是指列車表面壓力沿列車運行反方向形成的合力。
列車相關阻力的計算，一直以來人們都沿用“戴維斯公式”：
式中：R為總阻力；V為相對靜止空氣的速度；A為滾動機械阻力；B1為其他機械阻力；B2為空氣動量阻力；最后一項為列車所受外部氣動阻力，系數C的計算公式為：
式中：ρ為空氣密度；S為列車迎風面積；Cd為阻力系數。
通過數值模擬方法可以計算出列車所受的空氣阻力Fd，基于上述參數可得阻力系數的計算公式：
本文采用安世亞太自主研發的通用流體仿真軟件PERA SIM Fluid對列車單組車廂的氣動性能進行了仿真分析。
1.
展開 某型空調軸流風扇的氣動噪聲仿真分析
3.3 真實聲場模型（內外耦合）的計算結果
最后，利用稀疏化的網格模型建立了真實的軸流風扇內外聲場耦合模型，進行完整的軸流風扇噪聲輻射模擬分析。下面列出的是SYSNOISE進行內外部聲場分布計算的結果（左列—內聲場；右列—外聲場)
圖5 真實內外聲場耦合模型的計算結果
4、結論與建議
從計算結果看到，氣動噪聲的聲源主要來自風扇迎風面的中上部、以及對應的管路壁面部位。內部聲場的氣動噪聲主要分布在出風側，幅值較高。而外部聲場的氣動噪聲主要分布在風扇平面內，而不在風扇的流場方向上。本結論與航空領域的螺旋槳平面噪聲現象比較一致。
根據上面的分析對比過程，SYSNOISE可以非常方便地解決這類流體聲學分析問題，高效準確地得到氣動聲學的內外聲場分布。關鍵的是，SYSYNOISE的流體聲學功能可以直接與其久經考驗并得到公認的振動聲學分析模塊無縫集成和耦合起來，解決更加復雜的流體聲學問題：包括聲學有限元/無限元及其耦合；直接/間接聲學邊界元及其耦合；流體與結構的聲振耦合；吸聲材料模型；快速ATV及其優化技術；以及貢獻量分析和大規模問題的并行計算技術等等。
本文來源：http://www.51gcs.com/info/17569
展開 基于CFD 的新能源汽車冷卻風扇氣動性能仿真分析
摘要：以某新能源汽車的7葉片的冷卻風扇為研究模型，通過STAR CCM+軟件中Realizable k-ε湍流模型對其進行定常三維數值計算.首先進行了網格數量的無關性驗證；然后通過試驗驗證了數值計算模型的準確性，并對冷卻風扇內部流場壓力與速度分布進行了分析；最后分析了葉片個數參數對冷卻風扇氣動性能的影響.結果表明：相同轉速的工況下，當冷卻風扇靜壓相同時，隨著葉片個數增多，其產生的流量越大.在冷卻風扇的靜壓效率方面，在風扇靜壓170-200 Pa左右時，9葉片風扇靜壓效率最高.在其他靜壓區間，當葉片數為7、8時，風扇靜壓效率要高于9葉片風扇.研究可以為新能源汽車冷卻風扇氣動性能優化提供依據.
近些年新能源汽車在中國發展迅速，新能源汽車的電子冷卻風扇是整車熱管理重要組成部分，電子冷卻風扇的設計要滿足電驅系統、電池系統與空調系統的冷卻需求；同時，電子冷卻風扇也會對新能源汽車的NVH性能影響很大.因此，設計出冷卻性能好與低噪音的電子冷卻風扇是至關重要的.CFD仿真分析技術的出現可以縮短產品的開發周期，同時降低開發成本，更可以從機理上研究冷卻風扇的流動細節，目前已經廣泛應用到冷卻風扇的開發中.當前對冷卻風扇的研究主要集中在輪轂比、葉片個數、葉頂間隙、葉片安裝角與葉片形狀等方面對冷卻風扇性能的影響.
展開 基于Adams與Ansys的噴漿機斷臂仿真分析 附ANSYS和ADAMS聯合仿真步驟--剛柔混合模型
后臂斷裂位置與有限元結果對比
下載地址：ANSYS和ADAMS聯合仿真步驟--剛柔混合模型建立
流體仿真計算、結構強度計算、ANSYS有限元分析，仿真分析培訓，流體、結構類輔材供應
業務方向：流體仿真計算、結構強度計算、ANSYS有限元分析，仿真分析培訓，流體、結構類輔材供應。
聯系電話：王經理 15900979745
ANSYS APDL斜拉橋精細化建模與仿真分析案例 ￥39.9
模型簡介
圖1-1 Ansys斜拉橋全橋模型
圖1-2 恒載位移情況（mm）
圖1-3 索力提取（N）
本案例提供了一套基于ANSYS APDL的斜拉橋全參數化建模與仿真分析解決方案，涵蓋主梁、索塔及斜拉索的模擬，適用于橋梁工程領域的結構分析、索力優化及二次開發需求。模型采用經典單元類型（Beam188、Link180），跨徑布置為100m+220m+100m，包含完整的命令流文件（.mac）與模型數據庫文件（.cdb），用戶可直接運行或基于現有框架快速擴展功能。
1.2. 核心內容與文件說明
1.2.1. 模型文件
stayedCableBridge.cdb：已生成的有限元模型數據庫，包含幾何、單元、材料及邊界條件定義，可直接導入ANSYS進行求解或后處理。【也可以直接接入到命令界面進行修改】
Stayed Cable Bridge.mac：模型分析的APDL命令流腳本，含求解及后處理等關鍵步驟包括。
1.2.2. 模型特點
單元類型科學選擇：
Beam188：適用于主梁與索塔的彎曲-剪切耦合分析，支持自定義截面形狀；
Link180：模擬斜拉索的索-梁/塔錨固行為，可通過初應變法實現索力精準控制。
可通過節點坐標的修改進行：
參數化設計：跨徑、塔高、索面布置等關鍵參數可快速修改，適應不同橋型需求。
非線性兼容性：支持幾何非線性分析（如大位移、索松弛），為復雜工況提供可靠依據。
案例優勢與應用場景
1.2.3.
展開 
ANSYS Discovery Live助力從概念仿真走向仿真分析
ANSYS Discovery Live助力從概念仿真走向仿真分析，視頻主要內容有
1：樓梯結構設計分析；
2：管道內流仿真；
3：汽車虛擬風洞測試；
4：散熱器仿真分析；
欲了解更多，歡迎登陸Discovery論壇，并可15天免費試用ANSYS Discovery系列產品。discoveryforum.ansys.com
欲了解更多信息訪問 ANSYS中國 ansys官方微博號
https://weibo.com/2509091892/G7rBpyHer?from=page_1006062509091892_profile&wvr=6&mod=weibotime&type=comment
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展開 ANSYS Workbench卯榫仿真分析 ￥29.9
</p><p>（3）高效的網格劃分能力：</p><p>對于結構復雜的實體模型，ANSYS Workbench提供了高效的網格劃分工具，能夠生成精細且平滑的網格。這確保了仿真分析的精確性，尤其是在處理具有復雜幾何形狀或邊界條件的結構時。</p><p>（4）全面的計算分析功能：</p><p>ANSYS Workbench涵蓋了工程實踐中的絕大多數分析類型，包括結構靜力學、動力學、流體動力學、熱分析和電磁場分析等。這些功能使得工程師能夠對各種物理現象進行全面的模擬和分析。</p><p>（5）材料屬性的自由定義：</p><p>與某些仿真軟件不同，ANSYS Workbench允許用戶自由定義材料屬性。當材料庫中不存在特定材料時，工程師可以根據實際情況自定義材料參數，從而提高分析結果的精確度和實用性。</p><p>（6）用戶友好的操作界面和低入門難度：</p><p>ANSYS Workbench在Windows操作系統下運行，擁有直觀明了的用戶界面，極大地方便了設計人員的操作。盡管有限元仿真分析的原理和技術要求較高，但ANSYS Workbench通過提供更加管理和用戶友好的方法，降低了軟件的使用難度。即使是對有限元仿真不熟悉的用戶，也能夠較容易地對簡單結構進行仿真分析。</p><p><br></p><p>4.1.2 Ansys workbench運行過程</p><p>ANSYS Workbench的仿真分析流程可以概括為以下四個主要步驟：</p><p>（1）前處理階段：</p><p>這一階段的核心任務是為仿真分析設定基礎。首先，需要確定分析類型，這可能包括靜力分析，用于評估結構在恒定載荷下的行為，或模態分析，用于確定結構的自然頻率和振型。接下來，選擇合適的單元類型是至關重要的，例如殼單元適用于薄壁結構，而實體單元適用于三維實體。
展開 Ansys結構仿真學習指南：從入門到精通（附Ansys結構分析暢銷視頻教程排行）
第二部分：進階篇
了解了Ansys結構仿真的基本操作，下一步就是深入學習各種高級功能和技巧。
進階篇需要掌握更加復雜的分析類型，如靜力學、動力學、疲勞分析等。同時需要學習如何使用Ansys結構仿真進行優化設計和參數化分析，進一步提升仿真能力和效率。
1、靜力學
靜力學研究物體在平衡狀態下的行為，對于結構仿真而言，靜力學是基礎中的基礎。
靜力學分析包括預處理、求解和后處理步驟。我們需要了解每個步驟的目的和操作方法，正確地進行結構仿真分析。深入學習靜力學的高級技術和功能，如材料非線性行為、大形變分析和剛性體結構等。
2、動力學
動力學研究物體在受到外部力作用下的運動和響應。我們需要學習基本概念如慣性、加速度和振動頻率，以幫助更好地理解動力學分析。動力學分析流程包括預處理、求解和后處理步驟，類似于靜力學分析流程。
了解振動分析的原理和方法是學習動力學的重要一步。包括自由振動和強迫振動的分析方法。
3、疲勞分析
疲勞分析是評估結構在重復加載下的壽命和可靠性的過程。了解疲勞理論和基礎知識是學習疲勞分析的關鍵。還需要掌握疲勞壽命曲線、疲勞裂紋和斷裂機制，掌握Ansys中的疲勞分析工具和方法，如疲勞損傷累積法和疲勞壽命預測方法，對于進行疲勞分析至關重要。
第三部分：精通篇
掌握了Ansys結構仿真的基本操作和高級功能后，重點就應該放在如何提高仿真的準確性和效果。
在精通階段，需要深入學習有限元分析(FEA)的基本原理和方法，并掌握常見的網格劃分技巧和求解器設置。同時，要通過學習如何使用Python等編程語言，對Ansys進行二次開發，以自動化和優化仿真流程。有些情況下，還需要用其他軟件一起聯合仿真，不過這就是要同時精通其他軟件了。
展開 【Ansys線上直播回看】Ansys 電機NVH仿真分析流程介紹
『點擊觀看直播回放』
本次網絡研討會介紹如何利用Ansys 2020 R1，在有限元環境下，精確分析電機的振動噪聲：利用Maxwell2D/3D快速仿真電機在多轉速下定/轉子表面的頻域電磁力并無縫鏈接到Workbench平臺Harmonic Response模塊進行多轉速諧響應分析，得到電機的ERP Level Waterfall圖，用于分析電機在各轉速下的諧振情況；同時多轉速諧響應分析結果也可傳遞到Harmonic Acoustics模塊進行Sound Power Level Waterfall的分析，用于進一步對電機噪聲水平進行評估。
此次網絡直播吸引了眾多觀眾在線觀看，在會后我們也陸續收到在線觀眾以及其他用戶前來詢問，在此附上本場網絡直播錄播內容，供大家回看學習。
近期發布的Ansys 2020 R1帶來全新升級的功能，首場新品發布已于2月25日成功舉辦。現在，隆重向大家推出Ansys行業應用大講堂“仿真體系建設驅動數字創新”系列在線研討會；5月，我們還將迎來兩大全新網絡研討會專題：芯片SI/PI與可靠性分析系列，以及Ansys 2020 R1針對SI/PI和EMC技術亮點及案例系列。我們非常有幸邀請到多位高級工程師為系列專題助陣，將陸續為大家帶來多個熱門主題，歡迎積極報名參加并關注后續精彩內容！
▼▼▼2020 Ansys網絡研討會有獎反饋 - 可免費獲取本場錄播和講解資料，參與者均可獲得千元培訓券及技術鄰金幣獎勵！
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